В процессе деформации металл поглощает часть энергии, становится термически неустойчивым и в нем самопроизвольно возникают процессы отдыха - разупрочнения, частично восстанавливающие его пер воначальные свойства.

Таким образом, пластическая деформация сопровождается упрочнением и разупрочнением, соотношение которых зависит от условий деформации и определяет качество поверхностного слоя. При большей температуре и длительности теплового воздействия возможно полное снятие упрочнения, возникшего в результате силового воздействия.

Степень и глубина упрочнения зависят от метода и режима механической обработки.

Силовой фактор вызывает пластические деформации и порождает только сжимающие напряжения; тепловой фактор вызывает растягивающие напряжения в поверхностном слое. Все это объясняется следующим образом.

Сшовой фактор. Вследствие действия сил трения по задней поверхности инструмента поверхностный слой подвергается растяжению При этом деформация его верхней части до какой-то глубины будет пластической, а ниже - только упругой. После прохода инструмента упруго растянутая (нижняя) часть слоя, стремясь сжаться, сожмет пластически деформированную (верхнюю) часть слоя. В результате верхняя часть слоя будет сжата, а нижняя - частично растянута.

Тепловой фактор. Верхняя часть поверхностного слоя (как более нагретая) стремится удлиниться, а нижняя, более холодная, препятствус! этому. Поэтому в верхней части возникают напряжения сжатия, а в нижней - растяжения. При дальнейшем повышении температуры напряжения в верхней части поверхностного слоя превысят предел текучести, что вызовет в нем дополнительную пластическую деформацию сжатия.

При последующем охлаждении верхняя часть поверхностного слоя стремится укоротиться на величину большего растяжения вследствие пластической деформации (нижняя часть не претерпела пластическо1 деформации). В результате в верхней части возникнут растягивающи!. напряжения, а в нижней - напряжение сжатия.

Большое влияние на степень и глубину упрочнения оказывает ско рость резания. Влияние скорости резания на степень и глубину упрочнс ния не является монотонным. Существует оптимальная скорость резания, при которой эти показатели будут минимальными. Увеличение подачи изменяет характера влияния скорости резания на степень и глубину упроч нения, а только уменьшает значение оптимальной скорости резания.

При уменьшении переднего угла от +15° до -15° глубина упрочнения увеличивается почти в 3 раза, а степень упрочнения - на 13 %. Увеличение радиуса округления режущего лезвия повышает степень и глубину упрочнения при всех подачах, особенно если он больше, чем толщина среза. Существенно влияет на упрочнение увеличение износа инструмента по задней поверхности. Наибольшее влияние на упрочнение оказывает фаска износа на задней грани при скоростях резания, ббльших или меньших оптимальной. Например, при увеличении фаски износа от О до 0,4 мм и оптимальной скорости резания глубина упрочнения увеличивается на 20 мкм, а степень упрочнения - на 4 %. А при обработке со скоростями, меньшими или большими оптимальной, глубина упрочнения возрастает на 55...70 мкм, а степень упрочнения - на 8... 10 %.

Стали и сплавы, обладая различны.ми прочностными и пластическими свойствами, по-разному упрочняются при обработке резанием.

Марка инструментального материала в широком диапазоне скоростей резания значительно влияет на коэффициент трения на задней поверхности инструмента, а следовательно, на степень и глубину упрочнения. Инструментальный материал, обеспечивающий меньшее значение коэффициента трения, формирует подповерхностный слой детали с меньшими степенью и глубиной упрочнения. Например, поверхность, обработанная резцом из сплава Т14К8, имеет меньшую глубину и сзс-пень упрочнения по сравнению с поверхностью, обработанной резцом из сплава ВК8. Это связано с тем, что с увеличением содержания карбидов вольфрама, повышается склонность к адгезионному взаимодействию материалов инструмента и заготовки, увеличивается коэффициент трения на задней поверхности.

Формирование подповерхностного слоя у закаленных и незакален-иых сталей (чугунов) при шлифовании происходит по-разному. Кратковременные тепловые импульсы при шлифовании незакаленных сталей не могут привести к структурным изменениям в подповерхностном слое, так как не успевают произойти необходимые для этого диффузионные процессы. Процесс стружкообразования при шлифовании сопровождается значительны.ми пластическими деформациями в подповерхностном слое, что способствует упрочнению. Однако высокие температуры в зоне резания вызывают разупрочнение материала, и его наклеп при этом снижается.

Особенностью формирования подповерхностного слоя при шлифовании закаленной стали является то, что ее сзруктура может изменяться под действием даже кратковременных тепловых импульсов, так как при

этом в основном происходят бездиффузионные процессы, а распад твердых растворов требует значительно меньших тепловых затрат, чем их образование. При низкой производительности процесса и нормальной (30 м/с) или пониженной скорости шлифования подповерхностный слой упрочняется (наклёпывается) так же, как у незакаленных сталей. При повышении производительности и недостаточном охлаждении происходи: отпуск мартенсита (прижог отпуска) и микротвердость материала становится ниже исходной. При дальнейшем повышении производительности и обильном охлаждении наблюдается вторичная закалка (прижог закалки).

Итак, выше были изложены физико-механические основы возникно вения погрешностей изготовления изделий. Погрешности изготовления изделия формируются на технологическом переходе и на протяжении технологического процесса. Поэтому рассмотрим эти этапы раздельно.

Е6.4. ОБРАЗОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКО.М ПЕРЕХОДЕ

Принимая во внимание различие технологических переходов по об работке заготовки и сборки изделия, рассмотрим в такой же последова тельности и образование погрешностей изготовления изделий на эти\ технологических переходах.

1.6.4.1. Образование погрешностей изготовления детали на технологическом переходе

Погрешность обработки является результатом нарушения заданною закона относительного движения технологических баз заготовки и paoi чих поверхностей инструмента.

Нарушение закона относительного движения заготовки и инстр\ мента происходит в процессе статической и динамической настройки технологической системы.

Задача статической настройки технологической системы - достиже ние заданного относительного положения и траектории движения раОо чих поверхностей технологической системы без рабочих нагрузок.

Задача динамической настройки технологической системы - досш жение заданного относительного положения и траектории движения p,i бочих поверхностей технологической системы при рабочих нагрузках.